便攜式固井施工流量計的探討及應用

程志榮 劉國慶

（渤海鉆探第一固井公司長慶項目部烏審旗固井隊，鄂爾多斯 017300）

0 引言

現在油氣勘探、開發(fā)已進人重要時期，深井、特殊工藝井、復雜井等固井施工作業(yè)量逐年增多，固井施工難度越來越大，對固井質量的要求越來越高。固井施工現場指揮必須隨時掌握各項參數和各個關鍵環(huán)節(jié)的工作狀況，并及時準確地發(fā)布作業(yè)指令，達到對參與施工各個環(huán)節(jié)統一指揮，確保固井施工的順利進行。固井計量是固井施工過程中的一個關鍵環(huán)節(jié)，固井施工參數計量的準確性直接影響到固井地面施工成功率和固井質量。

1 固井施工參數

固井施工主要參數是否達到設計要求直接影響到固井質量的優(yōu)劣，實時監(jiān)測固井施工流量、壓力和水泥漿密度三個主要參數，及時按設計進行調整控制，有利于提高固井施工水平，確保固井質量。

1.1 流量監(jiān)測

采用渦輪流量計，它具有體積小、結構簡單、使用方便、抗震性能強等特點。但渦輪流量計的流量系數只在一定范圍內近似為常數，其測量范圍為0.3～5.0m3/min，誤差小于2%。

1.2 壓力及密度監(jiān)測

采用的陶瓷壓力傳感器具有很強的耐磨損、抗沖擊特性，零點和量程正負遷移可調，采用信號剝離技術，對傳感器溫度漂移跟隨補償，穩(wěn)定性好，線性度優(yōu)于0.1%。陶瓷膜片特強的耐腐蝕性，可與絕大多數的介質直接接觸，受溫度影響極小，其受力面做成平面結構，從而徹底消除堵塞現象。

密度計主要安裝在水泥車上，便于操作人員觀察及時調整水泥漿的密度。

1.3 二次儀表

它對各參數傳感器信號進行采集處理，并將其轉換為動態(tài)的固井施工參數顯示出來。其內部核心部件采用高性能微處理器，對傳感器信號的非線性進行智能化處理，除能實時顯示固井施工動態(tài)參數外，還具有數據轉存、打印等功能。同時將實時施工數據進行編譯傳送到發(fā)射裝置，分別發(fā)送到外掛無線數據顯示屏和手持無線數據顯示器上。數據監(jiān)測調整界面如圖1 所示。

圖1 數據監(jiān)測調整界面

2 一次儀表的校驗

由于固井儀表精度要求較高，并且在野外，綜合考慮各種因素，選用了簡單容積法進行校驗。

2.1 工作原理

采用液位計式容積檢驗法，對流體流量進行檢驗，具有精度高、穩(wěn)定性好、安全、易維修等優(yōu)點。本系統由兩個大小相同的水箱、水泵、兩個球閥、被測渦輪流量計、單流閥等組成。液位計式容積檢驗圖如圖2 所示。

圖2 液位計式容積檢驗圖

2.2 校驗流程

渦輪流量計校驗工作流程如圖3 所示。

圖3 校驗工作流程

3 固井施工作業(yè)

3.1 流量計操作前的準備

1）將渦輪流量計連人管匯，接好，砸緊，信號放大器旋人一次儀表窗口，放大器應擰緊，連接二次儀表與一次儀表之間的信號線，信號線擺放合理，不架空，留2～3m余地。

2）打開二次儀表電源，檢查儀器供電是否正常，標準情況下，供電電壓應保持在+12V。

3）連接一次儀表信號線與放大器，用繞線機校驗，1500 ┆ 儀表顯示為0.021m3 為正確。

4）壓力傳感器安裝在水泥頭專用接口上，用專用數據線與二次儀表連接。

5）對講機電量充足，報量及時，聲音清晰、準確。

3.2 操作

1）流量校驗。打開儀表電源，綠燈亮為工作狀態(tài)，按下SET鍵不動，超過2s后儀表顯示主菜單，按?鍵到系數，流量系數默認值為07400，按▲調整設定值，校正完畢，按下A/M 鍵，校正系數生效。

2）清除累積量。按下SET鍵不動，超過2s后儀表顯示主菜單，按?鍵到清1 或清2，選擇“是”則累積流量被清零。

3）在工作過程中進行設定系數操作時（即更改系數），在操作完成前，儀表仍按原設定值進行計數；當按下A/M鍵后，儀表即按照新設定的系數，接著原數值（即原累計流量值）繼續(xù)工作。有時在工作過程中，要觀察某一路的轉換系數，可進人菜單選CP項下相應的系數，如不想修改系數，則直接按A/M鍵，此時并不影響儀表的工作。

4）結束操作。施工結束后，回收一次儀表，沖洗干凈?；厥招盘柧€，切忌生拉硬扯。按下存儲結束鍵，記錄、存儲施工數據；關閉儀表電源。

4 二次儀表常見的異常及其處理

固井施工現場用的儀表主要完成井口壓力、人井液體流量和密度三個參數的計量和顯示。

壓力傳感器多為應變片式，用久了會發(fā)生零點漂移和應變片脫落，會造成壓力無法顯示，此時可以觀察施工水泥車上的壓力表來判斷井口壓力，井口壓力一般情況下要比水泥車壓力表顯示的壓力低1～2MPa。密度可以觀察水泥車上的質量密度計，并結合施工現場情況來確定和控制人井水泥漿密度。施工現場使用的流量計絕大多數是渦輪流量計，在施工╨ 發(fā)生以下幾種異常問題：

1）二次儀表顯示的排量高于實際排量，這是由于計量液體中有雜質（如膠墊、石塊等）造成過流面積減小，渦輪轉速虛高。2）二次儀表顯示的排量低于實際排量，這是由于計量液體中有雜質（如絲袋線、小鐵片、塑料袋等）纏卡住葉輪，使渦輪轉速虛低?，F場施工技術員要參考最初測得排量、水泥車排量和大泵排量來判斷正確的排量，要綜合考慮各方面因素，以免造成固井施工事故。3）一次儀表在進行數次固井施工作業(yè)后，計量精度已經滿足不了固井施工的要求了，應對一次儀表進行定期校驗，及時更換磨損了的葉片和軸承。4）對施工現場流量計量范圍考慮不全面，會導致計量精度不高，原因是渦輪流量計的計量范圍分為高精度區(qū)域、正常使用區(qū)域、擴大使用區(qū)域和低流量區(qū)域，要充分考慮現場施工流量計量范圍，然后選擇流量計，保證計量作業(yè)大部分在高精度區(qū)域。5）施工現場作業(yè)時，當用渦輪流量計計量特種水泥漿體系和鉆井液體系時，計量不準確，這是因為渦輪流量計的計量數學模型與被測介質的物理性質（介質密度、介質黏度）有關，測量不同類型的液體時，要選用不同的流量系數，才能保證較高的計量精度。6）一般井隊泥漿泵的缸套是170mm，柴油機的轉速是1250r/min，二次儀表的顯示流量是2.0～2.1m3/min。若泥漿泵的缸套是180mm，柴油機的轉速是1250r/min，二次儀表的顯示流量是2.2～2.3m3/min。二次儀表系數的調整要考慮到泥漿的性能、泥漿泵的上水是否平穩(wěn)等因素。

5 結束語

通過對便攜式固井施工流量計的引人和應用的探討，既有效地保障了我們固井地面施工數據的準確率和固井質量，也能使操作人員對流量計有更深人的了解，從而更快捷、熟練地掌握并運作，更出色地完成每一次的固井任務。